《增強現(xiàn)實2》學習工具制作綜述1.教學內(nèi)容改變2.開發(fā)工具升級學習工具的開發(fā)環(huán)境由微軟的VisualStudio升級為更有針對性的Unity，開發(fā)語言也由C++轉(zhuǎn)為了C#，此項升級帶來的最大優(yōu)勢就是增強了OpenGL和DirectX圖形驅(qū)動的完整性支持，使得在學習工具中可以輕松地應用粒子、動力學、三維模型及動畫等資產(chǎn)升級內(nèi)容的畫面效果和交互性、實用性。3.虛擬現(xiàn)實功能4.多平臺開發(fā)新版學習工具已經(jīng)實現(xiàn)個人電腦、平板、智能手機、VR頭盔等不同硬件的兼容使用，應用平臺也從單一的Windows環(huán)境擴展到了包括支持Linux、Android等操作系統(tǒng)的跨平臺環(huán)境，極大降低了師生體驗的軟硬件限制。從交叉學科到學科整合再到學科融合，信息技術(shù)一直在其中擔任著重要角色，學科融合的實施使得各學科教師的信息素養(yǎng)水平均得到極大提升，也使得各種多媒體資源的使用在學生的學習活動中成為常態(tài)?？萍嫉陌l(fā)展日新月異，各種新科技新技術(shù)層出不窮，其中多種技術(shù)在教育教學應用中有著先天的優(yōu)勢：人工智能、開源硬件和機器人等技術(shù)可以培養(yǎng)學生的計算思維，從而進一步提高學生的邏輯思維能力和將事物量化、結(jié)構(gòu)化的能力；3D打印技術(shù)的使用在激發(fā)學生想象力的同時也提高了創(chuàng)造力；增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實等技術(shù)能夠為師生提供沉浸式體驗和增強的互動方式，為學生快速進入深度學習打下基礎。如果教師能在教育教學過程中融合最新科技并靈活運用教學手段進行拓展，不僅能刺激學生的學習欲望，還能為師生創(chuàng)造更多開闊視野和獨立思考的機會，并能創(chuàng)新學生合作學習的方式方法。設計思路及內(nèi)容結(jié)構(gòu)新課程標準提出，小學信息技術(shù)應當以興趣為起點，以活動為載體，螺旋上升地設置內(nèi)容。本課內(nèi)容同時兼顧了學生的體驗興趣、實踐興趣和創(chuàng)造興趣，使學生在“做中學”。課標同時鼓勵以跨學科的活動為主題，實現(xiàn)技術(shù)學習與技術(shù)應用之間的整合，體現(xiàn)“雙價值”。本學習工具對應課程正是市北區(qū)推廣的STEAM創(chuàng)意課堂中的課程之一，課程淡化了學科體系，將科學、工程、藝術(shù)、信息技術(shù)等內(nèi)容融合到了課程中。同時還以新技術(shù)為載體，顛覆了學生對信息技術(shù)的固有認知，為學生接觸、接納更多的新技術(shù)打下基礎，使學生能拓展知識寬度、勇于創(chuàng)新實踐?！对鰪姮F(xiàn)實2》學習工具是眾多小工具的組合，其中包括教師授課工具、微視頻、素材、學生自學工具、移動應用等。目的是通過多種資源的綜合利用，規(guī)劃設計未來校園建筑群，最終利用新技術(shù)體驗設計成果。第一環(huán)節(jié)：情境導入，視頻解惑學習工具的導入環(huán)節(jié)以新技術(shù)為主題，展示了眾多新興科技（如圖2），并使用增強現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)虛擬禮盒與課堂環(huán)境的融合，通過交互動畫顯示打開虛擬禮盒，虛擬禮物生長過程，配合酷炫的粒子效果和音效激發(fā)學生的興趣（如圖3），從而引出有關(guān)增強現(xiàn)實技術(shù)應用的話題，為教學過程的下一環(huán)節(jié)做好鋪墊。此環(huán)節(jié)使用Unity軟件作為開發(fā)工具，除了重現(xiàn)早先版本展示的內(nèi)容之外，還使用了延虛擬攝像機畫面投射射線的方式，完美地解決了禮盒在多個設備下，不確定位置地互動問題。同時添加粒子增強了畫面效果。通過我精心準備的視頻介紹，將增強現(xiàn)實技術(shù)在教育、娛樂、生活、未來應用等方面的內(nèi)容加以整合，配以語音和文字說明，使學生能在短時間內(nèi)對增強現(xiàn)實技術(shù)及其應用有大致的了解。視頻包括以下演示內(nèi)容：美國國家地理增強現(xiàn)實技術(shù)、微軟HoloLens增強現(xiàn)實眼鏡技術(shù)、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的概念視頻和美國THEVOID公司虛擬現(xiàn)實主題公園③。學生在欣賞視頻案例后，會因神奇的視覺效果和奇妙的構(gòu)思對增強現(xiàn)實技術(shù)的廣闊應用前景產(chǎn)生直觀的印象。這為教師引入未來校園設計環(huán)節(jié)，進一步引發(fā)學生的學習熱情打下了基礎。第二環(huán)節(jié)：項目驅(qū)動，學習新知該部分通過逐層遞進的方式將未來校園設計項目分解，學生通過小組合作、互幫互助、微視頻自學、圖解自學等多種方式參與學習過程（如圖4）。任務部分包含以下內(nèi)容。（1）校園場地選址本環(huán)節(jié)內(nèi)容為使用AdobeCaptivate軟件制作的一段微視頻，用于PowerPoint軟件中更改幻燈片背景的操作演示，微視頻在PC端以可執(zhí)行文件的方式發(fā)布，配合導航功能可反復播放及暫停和快進，方便學生重復觀看操作步驟。學生在學習中由模仿過程轉(zhuǎn)換為理解功能，為靈活應用軟件、發(fā)揮想象力創(chuàng)造了必要的條件。同時，為有豐富想象力卻對軟件操作不熟悉的學生準備了多種不同環(huán)境的場地背景，方便學生直接使用（如圖5）。（2）校園道路布局本環(huán)節(jié)除了提供多種道路規(guī)劃素材之外，還提供了更高難度的道路布局方案，即使用軟件的圖形功能進行創(chuàng)意繪制，以滿足水平較高和擁有設計意向的學生的自由發(fā)揮。（3）建筑分布規(guī)劃本環(huán)節(jié)著重鍛煉學生的動手能力，目標過程需離開學習工具改為在學習任務單上進行繪畫。（4）建筑方案設計在本環(huán)節(jié)提供了圖文資料《未來校園設計方案》作為學生此環(huán)節(jié)創(chuàng)作的唯一參考資料，其意義在于以下三點：①圖文并茂的說明使學生更容易理解設計規(guī)范，從而減少設計失敗的可能性。②采用編號方式注釋建筑信息，使學生能夠?qū)⒆⒁饬性诮ㄖ窬稚?，正確高效地完成項目目標。③同一目標的多種操作方法使學生逐漸熟悉在不同格式的文檔間復制、粘貼所需資源的Windows操作技能。第三環(huán)節(jié)：課堂展示，拓展體驗使用增強現(xiàn)實技術(shù)將學生設計的未來校園轉(zhuǎn)化為實景場地與三維虛擬建筑相結(jié)合的動態(tài)畫面，學生可使用Pad在不同角度觀察欣賞自己的設計成果（在PC端則需使用電腦攝像頭變換觀察角度），并對規(guī)劃的建筑功能進行口頭介紹，提高學生的想象力與表達能力。氣勢恢宏的體育館正在進行禮花燃放，煙霧繚繞的發(fā)射場上飛船整裝待發(fā)，憨頭憨腦的老虎在生物園中搖頭擺尾，空中盤旋的飛艇餐館、屏幕巨大的圖書館、綠樹成蔭的教學樓等多種風格各異的三維建筑展現(xiàn)在學生眼前，將學生的設計變得更加生動有趣，極大提高了學生參與展示的熱情。教師可利用PC端攝像頭共享展示學生屏幕畫面，與全體學生共同欣賞優(yōu)秀設計作品。傳統(tǒng)教學受到課堂環(huán)境和計算機硬件的雙重限制，學生在課堂上很難“身臨其境”看到自己的設計成果。由攝像頭鳥瞰觀察到的畫面像是微縮景觀，學生只能在宏觀角度上看到自己的設計，難以產(chǎn)生沉浸感，因而達不到與設計成果的完美共鳴。虛擬現(xiàn)實展示環(huán)節(jié)考慮到在不同環(huán)境下的兼容性，分別制作了適用于PC、平板手機、VR設備的多個不同版本。針對設備的硬件限制，PC端因沒有重力感應只能制作成通過鍵盤運動、鼠標觀察的操作方式；平板和手機版則是在自行移動的基礎上通過轉(zhuǎn)動設備來查看不同方向的內(nèi)容；VR設備則是功能完整的虛擬現(xiàn)實體驗，除了可以360度觀看，還有雙目視覺效果的立體畫面。關(guān)鍵技術(shù)處理1.增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實目前的第二版學習工具使用了Unity開發(fā)環(huán)境（如上頁圖7），除了原生支持多種渲染引擎之外，其對三維環(huán)境的支持更加友好，同時滿足了筆者對增強現(xiàn)實技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的需求。軟件強大的材質(zhì)Shader、簡單高效的動力學、支持IK的骨骼等特性等，為學習工具的內(nèi)容擴展增添了近乎無限可能。2.三維模型和動畫感謝信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，它讓我們必須不斷提高自身水平，才能在信息技術(shù)大潮中劈波斬浪，不斷前行，在學習工具的制作上加以創(chuàng)新，為未來課堂教學打下更加堅實的基礎。更加感謝所有參賽的老師們，他們的優(yōu)秀作品給予了我很多的啟發(fā)。感謝NOC的各位專家評委，他們的點評和指導使我獲益匪淺。感謝初教授、雷館長、劉館長等前輩的諄諄教誨，我的進步離不開他們的大力支持與幫助?、僭父咄ǎ≦ualcomm）旗下的Vuforia，該業(yè)務現(xiàn)已出售給PTC公司。②歐特克公司（Autodesk）3dsmax軟件附加產(chǎn)品，原為該公司推出的3D開發(fā)引擎“魔鬼魚”。③實際上微軟HoloLens眼鏡以及THEVOID公司的主題公園使用的是一種被稱作混合現(xiàn)實的技術(shù)，又稱MR。其特點是混合了真實、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多種特點，使真實與虛擬緊密結(jié)合，其實現(xiàn)內(nèi)容更加接近增強現(xiàn)實的技術(shù)特點。1.新技術(shù)讓學生的夢想成真虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）與增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）作為當今的前沿技術(shù)注定會在今后的歲月中持續(xù)地改變?nèi)藗兊纳?。在教學中，增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實等技術(shù)能夠為師生提供沉浸式體驗和增強式互動，為學生快速進入深度學習打下基礎；通過增強現(xiàn)實等技術(shù)的學習可以培養(yǎng)學生的計算思維，從而進一步提高學生的邏輯思維能力和將事物量化、結(jié)構(gòu)化的能力，拓寬了視野，使學生能夠更加快速地適應新時代，為學生的終身發(fā)展奠定堅實的基礎。2.新課堂讓學生的學習力跨越式形成從楊老師展示的兩段“課堂實錄”中，可以清楚地看到課堂上設計的“三個環(huán)節(jié)”，完成了“四大任務”。通過播放一段“未來校園”虛擬現(xiàn)實的微視頻，學生在自主學習、小組合作、共同探究的過程中，運用手中的學習平板，掃描設計，交流討論，完成“情境導入，視頻解惑”，進入了學習思考的狀態(tài)。教師適時下達任務單，明確“未來學?！钡男@選址、道路的布局、建筑物分布規(guī)劃、建設方案的設計等四大任務，學生們在教師選擇設計的平臺上完成各組的具體任務，有條不紊地討論和設計著，我們認為通過“項目驅(qū)動”，可形成學生綜合性學習和探索新知的內(nèi)驅(qū)力，也有可能成為學生終身發(fā)展的興趣。各組的項目設計任務完成后，學生使用增強現(xiàn)實技術(shù)將設計的未來校園轉(zhuǎn)化為實景場地，形成三維虛擬建筑的動態(tài)畫面，用Pad在不同角度欣賞自己的設計成果，并對自己規(guī)劃的校園各種功能進行口頭介紹，這樣“展示交流，拓展體驗”的過程，使學生的表達能力與空間想象力極大地提高，綜合性學習能力的提升呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展。啟示：關(guān)于增強現(xiàn)實等技術(shù)的應用，已在很多影視作品中出現(xiàn)，可以說在今后的